JP7609663B2

JP7609663B2 - Array Antenna

Info

Publication number: JP7609663B2
Application number: JP2021038790A
Authority: JP
Inventors: 啓介佐藤; 裕介鈴木; 英二天川
Original assignee: Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: DKK Co Ltd
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2025-01-07
Anticipated expiration: 2041-03-10
Also published as: JP2022138738A; WO2022191243A1; KR20230156020A; EP4307482A1; US20240162625A1; CN117296208A; EP4307482A4

Description

本発明は、複数の素子を有し、素子を介して電波を送受信するアレーアンテナに関する。
The present invention relates to an array antenna having a plurality of elements for transmitting and receiving radio waves via the elements.

従来、携帯端末などの基地局では、ビーム幅が９０度前後や１２０度前後のセクタビームで広角にエリア形成していた。一方５Ｇでは、エリア品質改善のため、ビーム幅が２０度以下などの細い高利得ビームを広角にステアリングして、高利得と広角エリア形成を同時に満たすことが求められるケースがある。図２１は、基地局５や中継装置６の構成例を示す。基地局５から携帯端末７０１、７０２に向けてビーム＃６やビーム＃２が向けられている。他方、建物などの裏にある携帯端末７０３には、中継装置６を介してビームが向けられる。
その実現のため、移動通信では、複数の機器によるデジタルビームフォーミングや、ビームフォーミングＩＣによる、アナログビームフォーミングに対応した高機能アンテナの開発が進められている。
ビームフォーミングの性能を最大化するアレーアンテナの配列として、図２３に記載のような三角配列が知られている（特許文献１の段落０００２および図２７など）。この配列は、適切な素子間隔で、かつ１素子ごとの給電条件を自由に設定することにより、最良のビームフォーミング性能が得られる。
配置される全てのアンテナ素子について、振幅・位相が可変、つまり、自由に調整できる場合、サイドローブ特性などを考慮すると、アンテナの配置を「三角配列」とすることが、利得・ビームステアリングの角度範囲にとって望ましい。例えば、特許文献２には、正三角配列の平面アレーの場合は、どの方向の２つの素子アンテナを組み合わせても２素子部分アレーの素子アンテナの間隔ｄは同じであることが記載されている（段落００６４）。
以下、フェーズドアレーアンテナやビームフォーミングアンテナを、単にアレーアンテナ、またはアンテナと呼ぶことがある。また、アンテナ素子を単に素子と呼ぶことがある。
Conventionally, base stations for mobile terminals and the like have formed wide-angle areas with sector beams with beam widths of around 90 degrees or 120 degrees. On the other hand, in 5G, in order to improve area quality, there are cases where it is required to simultaneously achieve high gain and wide-angle area formation by steering a narrow high-gain beam with a beam width of 20 degrees or less to a wide angle. FIG. 21 shows an example of the configuration of a base station 5 and a relay device 6. Beams #6 and #2 are directed from the base station 5 to mobile terminals 701 and 702. On the other hand, a beam is directed via a relay device 6 to a mobile terminal 703 located behind a building or the like.
To achieve this, in mobile communications, development is underway on high-performance antennas that support digital beamforming using multiple devices and analog beamforming using beamforming ICs.
As an arrangement of an array antenna that maximizes the performance of beamforming, a triangular arrangement as shown in Fig. 23 is known (see, for example, paragraph 0002 and Fig. 27 of Patent Document 1). With this arrangement, the best beamforming performance can be obtained by freely setting the power supply conditions for each element with an appropriate element spacing.
When the amplitude and phase of all the antenna elements are variable, that is, can be freely adjusted, it is desirable to arrange the antennas in a "triangular arrangement" in terms of the gain and angle range of beam steering, taking into consideration side lobe characteristics, etc. For example, Patent Document 2 describes that in the case of a planar array arranged in a regular triangle, the spacing d between the element antennas of a two-element partial array is the same regardless of the direction in which the two element antennas are combined (paragraph 0064).
Hereinafter, the phased array antenna and the beamforming antenna may be simply referred to as the array antenna or the antenna. Also, the antenna element may be simply referred to as the element.

特開２０２１－０２７４６５号公報JP 2021-027465 A 特開２０２０－１９８５７６号公報JP 2020-198576 A

まず、三角配列と正方配列の違いを説明する。
図２２は正方配列のアレーアンテナの構成例を示し、図２３は三角配列のアレーアンテナの構成例を示す。

図２３に示される三角配列では、隣接する素子の行が水平方向にｄ／２分ずれているため、水平方向素子間隔はｄ／２の素子間隔と等価であると見なせる。これにより、正方配列に比べて、水平方向のビームフォーミングの性能が向上する。
特に、広角にステアリングした際には、サイドローブ、つまり、グレーティングローブの上昇が抑えることができる。
このように、三角配列、特に正三角形配列で、各素子の振幅や位相が可変の場合は、１素子ごとに自由な振幅・位相条件を設定可能であり、理論上、最良のビームフォーミング性能が得られる。

ただし、全素子可変を実現するためには、１素子ごとに給電条件を自由設定する必要があるため、例えば図２４に示されるように素子１００の１つ１つに対して振幅・位相調整部１０を設けるなど、全素子１００に対応する数量の無線機やビームフォーミングＩＣなどの振幅・位相調整部１０を用意する必要がある。
例えば、２８ＧＨｚ帯などのｍｍＷＡＶＥで利用されている、アナログビームフォーミングではＢＦＩＣ（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇＩＣ）の数量が、Ｓｕｂ６等で利用されている、デジタルビームフォーミングではトランシーバーの数量が、それぞれ最大となってしまい、コストの増大、消費電力の増大、それに伴う発熱などが問題となる。 First, the difference between a triangular array and a square array will be explained.
FIG. 22 shows an example of the configuration of a square array antenna, and FIG. 23 shows an example of the configuration of a triangular array antenna.

In the triangular array shown in Figure 23, adjacent element rows are offset by d/2 in the horizontal direction, so the horizontal element spacing can be considered equivalent to an element spacing of d/2, which improves the horizontal beamforming performance compared to a square array.
In particular, when steering at a wide angle, the rise of the side lobe, i.e., the grating lobe, can be suppressed.
In this way, in a triangular array, particularly an equilateral triangular array, when the amplitude and phase of each element are variable, it is possible to freely set amplitude and phase conditions for each element, and theoretically, the best beamforming performance can be obtained.

However, in order to realize all-element variability, it is necessary to freely set the power supply conditions for each element. For example, as shown in FIG. 24 , it is necessary to provide an amplitude/phase adjustment unit 10 for each element 100, and to prepare a number of amplitude/phase adjustment units 10 such as radios or beamforming ICs corresponding to all elements 100.
For example, analog beamforming used in mmWAVE such as the 28 GHz band requires a maximum number of BFICs (beam forming ICs), while digital beamforming used in Sub6 and other bands requires a maximum number of transceivers, resulting in problems such as increased costs, increased power consumption, and associated heat generation.

そこで、コスト削減のためにサブアレー化して、ＩＣやトランシーバーの数を減らすことを検討する。
図２５は、考えられる構成例を示す。素子列１１０内において、実線内の２つの素子１００は固定の振幅差・位相差で設計される。なお、実線はサブアレーなど素子の組み合わせやグルーピングを示すものである。また、以下の説明も含め、全ての素子に対して実線を明記しているわけではない。つまり、実線を明記していない素子も、同様に２つの素子１００などでグルーピングされている。

図２５に示されるように、同一列の隣接素子１００でサブアレー化した場合、水平方向のビームステアリングについては、各素子の振幅・位相が可変である場合と同等の性能が得られる。
但し、垂直方向、つまり、サブアレー内の素子１００の間隔が２×dと開いてしまい、垂直チルト、つまり、垂直方向のビームフォーミングを掛けた場合に、サイドローブ上昇などの劣化が起こる。

図２６は、考えられる別の構成例を示す。素子列１１０内において、実線内の２つの素子１００は同じ振幅・位相で制御される。
本構成では、垂直方向については素子間隔がｄに戻り、垂直チルトは改善される。一方、水平方向については素子間隔がｄであるため、水平ステアリングについてはｄ／２での位相・振幅の自由度が得られない。 Therefore, in order to reduce costs, we are considering creating sub-arrays and reducing the number of ICs and transceivers.
Fig. 25 shows a possible configuration example. In the element array 110, the two elements 100 enclosed by solid lines are designed with a fixed amplitude difference and phase difference. Note that the solid lines indicate combinations and groupings of elements such as subarrays. Also, including in the following explanation, solid lines are not specified for all elements. In other words, elements that are not specified by solid lines are also grouped in the same way, with two elements 100, for example.

As shown in FIG. 25, when adjacent elements 100 in the same row are used to form a sub-array, the same performance can be obtained for horizontal beam steering as when the amplitude and phase of each element are variable.
However, the spacing between elements 100 in the vertical direction, that is, within the subarray, becomes large at 2×d, and degradation such as an increase in side lobes occurs when vertical tilt, that is, beamforming in the vertical direction, is applied.

Another possible configuration example is shown in Fig. 26. In an element array 110, the two elements 100 enclosed by a solid line are controlled with the same amplitude and phase.
In this configuration, the element spacing returns to d in the vertical direction, improving vertical tilt. On the other hand, since the element spacing in the horizontal direction is d, the degree of freedom in phase and amplitude at d/2 cannot be obtained for horizontal steering.

コスト削減のためにＩＣやトランシーバーの数を減らそうと素子をサブアレー化した際には、上述のようにビームフォーミング性能が劣化する。
このような問題を解決し、移動通信基地局ビームフォーミングアンテナにおいて、コストパフォーマンスを最適化することが求められる。
また、送信ＥＩＲＰの増強、受信系の低ノイズ化など、送受信の通信品質の向上の観点から、アンテナ利得は高い方が望ましいが、ビームフォーミング時の性能を担保したい場合、アンテナ素子間隔を狭める必要があり、アンテナ開口が小さくなり、利得が下がる。

低コスト化を目的にサブアレー化することを前提とした場合に、水平側のビームステアリング角度範囲を広角に保ちつつ、アレー利得を高める、つまり、高効率化された配置を検討したい。
特に、デジタル・アナログ問わず移動通信用ビームフォーミングアンテナに求められる、サブアレー化による、無線機・ＢＦＩＣの数量低減、水平方向ビームステアリング角度範囲の広角化、高アレー利得化を実現する、サブアレー前提のアレー配置を有するアレーアンテナが求められる。
When elements are sub-arrayed to reduce the number of ICs and transceivers in order to cut costs, the beamforming performance deteriorates as described above.
There is a need to solve these problems and optimize the cost performance of beamforming antennas for mobile communication base stations.
In addition, from the viewpoint of improving the communication quality of transmission and reception, such as by increasing the transmission EIRP and reducing noise in the receiving system, a high antenna gain is desirable. However, if performance during beamforming must be ensured, the spacing between antenna elements must be narrowed, which reduces the antenna aperture and the gain.

Assuming that a sub-array will be used to reduce costs, we would like to consider a highly efficient arrangement that increases the array gain while keeping the horizontal beam steering angle range wide.
In particular, there is a demand for an array antenna having an array configuration based on sub-arrays that can reduce the number of radio units and BFICs, widen the horizontal beam steering angle range, and achieve high array gain, all of which are required for beamforming antennas for mobile communications, regardless of whether they are digital or analog.

そこで、本発明は、低コスト・水平ビームフォーミング性能の最良化を両立するアレーアンテナを提供することを目的とする。
また、本発明は、低コスト・水平ビームフォーミング性能の最良化・アンテナ高利得化の３つに条件を同時に満たすアレーアンテナを提供することを目的とする。
さらに、上述の目的を満たすと同時に、周波数にはよらず、例えば現在の移動通信での適用を考えた場合、ＳＵＢ６、ｍｍＷＡＶＥどちらでも適用可能なアレーアンテナを提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an array antenna that is both low cost and has the best horizontal beamforming performance.
Another object of the present invention is to provide an array antenna that simultaneously satisfies three conditions: low cost, optimum horizontal beamforming performance, and high antenna gain.
Furthermore, it is an object of the present invention to provide an array antenna which satisfies the above-mentioned objectives and is applicable to both SUB6 and mmWAVE, for example, when considering application to current mobile communications, regardless of frequency.

移動通信においては、水平方向のビームフォーミングが優先されるため、水平のビームフォーミング性能が維持できる配列方法が望まれる。移動通信用基地局アンテナにおける、ビームフォーミングでは、垂直側ビームチルトと比較して、水平側のビームステアリング角度範囲について、広角に求められるケースが多い。
そこで、無線機やビームフォーミングＩＣの数を減らす場合、垂直側のアンテナ素子を２素子以上のサブアレーとしてサブアレー化し、水平方向のビームステアリング角度範囲を、全素子可変の場合と同様に維持することにより、水平方向のビームフォーミング性能を優先的に向上しつつ低コスト化を実現する。

本発明の請求項１に係るアレーアンテナは、
複数の素子を有し、素子を介して電波を送受信するアレーアンテナであって、
複数の素子において振幅または位相を互いに異なる電波を発することにより、少なくとも第一方向において電波の送受信方向を傾ける、電波制御部を有し、
第一方向と略直交する第二方向に２つ以上のＮ個の素子が所定間隔ｄ１で並ぶ素子列を複数有し、素子列はサブアレーとして構成され、
第一方向に、素子が所定間隔ｄ２で並べられて素子行を形成しており、
素子列は第二方向において隣接する素子または素子列と、第一方向に略ｄ２／２ずれて配置されていることを特徴とする、アレーアンテナである。

本発明の請求項２に係るアレーアンテナは、
最も外側の素子行にある素子列は、最も外側の素子行以外の素子行にある素子列より多い素子を有することを特徴とする、請求項１に記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項３に係るアレーアンテナは、
所定の中心位置に対して外側の素子行にある素子列は、中心位置側の素子行にある素子列の有する素子以上の数の素子を有することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項４に係るアレーアンテナは、
第一方向において最も外側にアレーグループを有し、アレーグループは第一方向において複数列の素子列を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項５に係るアレーアンテナは、
第一方向において外側に複数のアレーグループを有し、アレーグループは第一方向において複数列の素子列を有し、
第一方向において、外側のアレーグループは内側のアレーグループの有する列以上の数の素子列を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項６に係るアレーアンテナは、
最も少ない素子列は１つの素子を有することを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項７に係るアレーアンテナは、
送受信する電磁波の波長λに対して、ｄ２が略λ／２であり、ｄ１が０．５λ以上であることを特徴とする、請求項１または６のいずれかに記載のアレーアンテナである。

本発明の請求項８に係るアレーアンテナは、
携帯端末の基地局アンテナまたは中継アンテナであり、第一方向が略水平方向であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のアレーアンテナである。
In mobile communications, priority is given to horizontal beamforming, so an arrangement method that can maintain horizontal beamforming performance is desired. In beamforming in mobile communications base station antennas, a wider horizontal beam steering angle range is often required compared to vertical beam tilt.
Therefore, when reducing the number of radio units and beamforming ICs, the antenna elements on the vertical side are made into subarrays of two or more elements, and the horizontal beam steering angle range is maintained the same as when all elements are variable, thereby achieving cost reduction while preferentially improving horizontal beamforming performance.

The array antenna according to claim 1 of the present invention comprises:
An array antenna having a plurality of elements for transmitting and receiving radio waves through the elements,
a radio wave control unit that tilts a transmission/reception direction of the radio wave at least in a first direction by emitting radio waves having amplitudes or phases different from each other in a plurality of elements;
a plurality of element rows each including two or more N elements arranged at a predetermined interval d1 in a second direction substantially perpendicular to the first direction, the element rows being configured as sub-arrays;
The elements are arranged at a predetermined interval d2 in a first direction to form element rows,
The array antenna is characterized in that the element rows are arranged to be shifted in the first direction by approximately d2/2 from adjacent elements or element rows in the second direction.

The array antenna according to claim 2 of the present invention comprises:
2. The array antenna according to claim 1, wherein an element column in the outermost element row has more elements than element columns in element rows other than the outermost element row.

The array antenna according to claim 3 of the present invention comprises:
3. The array antenna according to claim 1, wherein an element column in an outer element row with respect to a predetermined central position has a number of elements equal to or greater than the number of elements in an element column in an element row on the central position side.

The array antenna according to claim 4 of the present invention comprises:
4. The array antenna according to claim 1, further comprising an array group on the outermost side in the first direction, the array group having a plurality of rows of elements in the first direction.

The array antenna according to claim 5 of the present invention comprises:
a plurality of array groups on the outside in a first direction, the array groups having a plurality of rows of elements in the first direction;
4. The array antenna according to claim 1, wherein, in the first direction, the outer array group has element rows in a number equal to or greater than the number of rows in the inner array group.

The array antenna according to claim 6 of the present invention comprises:
6. The array antenna according to claim 4, wherein the smallest element row has one element.

The array antenna according to claim 7 of the present invention comprises:
7. The array antenna according to claim 1, wherein d2 is approximately λ/2 and d1 is 0.5λ or more, where λ is the wavelength of electromagnetic waves to be transmitted and received.

An array antenna according to claim 8 of the present invention comprises:
8. The array antenna according to claim 1, which is a base station antenna or a relay antenna for a mobile terminal, and the first direction is a substantially horizontal direction.

本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例と正方配列との比較を示す。1 shows a comparison between an embodiment of the present invention and a square array. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の実施例の比較例を示す。A comparative example of the embodiment of the present invention will be described. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるアレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例における基地局および中継装置の構成例を示す。2 shows an example of the configuration of a base station and a relay device according to an embodiment of the present invention. アレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna. アレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna. アレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna. アレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna. アレーアンテナの構成例を示す。2 shows an example of the configuration of an array antenna.

図１および図４は、本発明の一実施例におけるアレーアンテナ１の構成例を示す。
アレーアンテナ１は、複数の素子１００を有し、素子１００を介して電波を送受信するものであり、図における垂直方向にサブアレー１１０を有する。 1 and 4 show an example of the configuration of an array antenna 1 according to an embodiment of the present invention.
The array antenna 1 has a plurality of elements 100, transmits and receives radio waves via the elements 100, and has a sub-array 110 in the vertical direction in the figure.

図１に示されるように、第一方向ｘと略直交する第二方向ｙに２つ以上のＮ個の素子１００が所定間隔ｄ１で並ぶ素子列１１０を複数有する。
本実施例では、例えば２つの素子１００Ａが１つの素子列１１０Ａを形成している。 As shown in FIG. 1, the optical element has a plurality of element rows 110 in which two or more N elements 100 are arranged at a predetermined interval d1 in a second direction y that is substantially perpendicular to the first direction x.
In this embodiment, for example, two elements 100A form one element array 110A.

素子１００は、第一方向ｘに所定間隔ｄ２で並べられて素子行１２０を形成している。
また素子列は、第二方向ｙにおいて隣接する素子１００または素子列１１０と、第一方向に略ｄ２／２ずれて配置されている。なお、このずれは図中でδとして記載されている。 The elements 100 are arranged in a first direction x at predetermined intervals d2 to form element rows 120.
Furthermore, the element arrays are arranged so as to be shifted in the first direction by approximately d2/2 from the adjacent elements 100 or element arrays 110 in the second direction y. This shift is indicated as δ in the drawing.

本実施例では、１つの素子列１１０は２つの素子１００を有しているが、図２に示されるように１つの素子列１１０Ａが３つの素子列１００Ａを有するなど、１つの素子列１１０が３つの素子１００を有している構成でもよい。また、図３に示されるように１つの素子列１１０Ａが４つの素子列１００Ａを有するなど、１つの素子列１１０が４つの素子１００を有している構成でもよい。
なお、図の実線は素子列のグルーピングを示すものであり、固定の振幅差・位相差で設計される。また、以下も含めて、図３のようにすべての素子についてグルーピングを示すわけではない点、および、必ずしもすべての素子が図示されているわけではない点に注意が必要である。 In this embodiment, one element array 110 has two elements 100, but one element array 110 may have three elements 100, such as one element array 110A having three element arrays 100A as shown in Fig. 2. Also, one element array 110 may have four elements 100, such as one element array 110A having four element arrays 100A as shown in Fig. 3.
Note that the solid lines in the figure indicate groupings of element rows, and are designed with fixed amplitude and phase differences. Also, including the following, it is important to note that the groupings are not shown for all elements as in Figure 3, and that not all elements are necessarily shown.

図４に示されるように、各素子１００は、素子列１１０ごとに同じ振幅・位相調整部１０に接続され、振幅・位相調整部１０は電波制御部２に接続されている。例えば、素子列１１０Ａの２つの素子１００Ａは、１つの振幅・位相調整部１０に接続されている。
そして、電波制御部２は、素子列ごとに振幅・位相を制御し、複数の素子１００において振幅または位相を互いに異なる電波を発することにより、少なくとも第一方向において電波の送受信方向を傾ける。 4, each element 100 in each element row 110 is connected to the same amplitude/phase adjustment unit 10, and the amplitude/phase adjustment unit 10 is connected to the radio wave control unit 2. For example, two elements 100A in the element row 110A are connected to one amplitude/phase adjustment unit 10.
The radio wave control unit 2 controls the amplitude and phase for each element row, and causes the elements 100 to emit radio waves with mutually different amplitudes or phases, thereby tilting the transmission and reception direction of the radio waves in at least the first direction.

本実施例では、素子列１１０ごとに同じ振幅・位相調整部１０に接続されているが、図５に示されるように、振幅・位相調整部１０を、振幅を調整する増幅器１１および位相を調整するフェイズシフタ１２に分けて構成し、素子列１１０ごとに同じ増幅器１１およびフェイズシフタに１２接続されている構成でもよい。
あるいは、図６に示されるように素子列１１０ごとにサブアレー制御部２０を設け、サブアレー制御部２０が増幅器２１およびファイズシフタ２２を有する構成としてもよい。
素子列１１０はサブアレーである。つまり、同じ素子列１１０内の素子１００は同一の振幅・位相調整部１０で制御されている。 In this embodiment, each element array 110 is connected to the same amplitude/phase adjustment unit 10, but as shown in FIG. 5, the amplitude/phase adjustment unit 10 may be divided into an amplifier 11 that adjusts the amplitude and a phase shifter 12 that adjusts the phase, and each element array 110 may be connected to the same amplifier 11 and phase shifter 12.
Alternatively, as shown in FIG. 6, a subarray control unit 20 may be provided for each element array 110, and the subarray control unit 20 may have an amplifier 21 and a phase shifter 22.
The element array 110 is a subarray, that is, the elements 100 in the same element array 110 are controlled by the same amplitude/phase adjustment section 10.

一実施例において、送信または受信する電磁波の波長λに対して、ｄ２が略λ／２であり、ｄ１が０．５λ以上であるものとすることができる。
本構成により、効率よく水平方向にチルトしつつ、ｄ１の値を調整することで最適な利得を実現することができる。つまり、ｄ１の値を可能な限り広げることで、アレー利得を高めつつ、オフセットδによる、素子間隔の疑似的な低減化により、水平方向ビームステアリングの広角角度範囲も維持できる。 In one embodiment, d2 may be approximately λ/2 and d1 may be 0.5λ or more, where λ is the wavelength of the electromagnetic wave to be transmitted or received.
With this configuration, it is possible to achieve optimal gain by adjusting the value of d1 while efficiently tilting in the horizontal direction. In other words, by widening the value of d1 as much as possible, it is possible to increase the array gain while maintaining a wide angle range of horizontal beam steering by pseudo-reducing the element spacing using the offset δ.

一実施例において、携帯端末の基地局アンテナまたは中継アンテナであり、第一方向が略水平方向である。
図２１に示されるように、基地局５は基地局アンテナとして本アレーアンテナ１を有する。また、中継装置６は中継アンテナとして本アレーアンテナ１を有する。 In one embodiment, the antenna is a base station antenna or a relay antenna of a mobile terminal, and the first direction is substantially horizontal.
21, a base station 5 has this array antenna 1 as a base station antenna, and a relay device 6 has this array antenna 1 as a relay antenna.

これらの実施例では、垂直方向に素子間隔ｄ１でサブアレー化したアレーアンテナが、水平方向に素子間隔ｄ２で配置され、次の行の、垂直方向サブアレー群は、オフセット量δ＝ｄ２／２で、水平方向にオフセットし、配列されている。
この構成では、水平方向にｄ２／２の間隔で、アレーアンテナ列が構成される。これにより、水平方向素子間の位相差を、ｄ２／２の間隔で設定できるため、グレーティングローブの発生が抑えられる。
また垂直方向については、サブアレー化により、ビームチルトの性能が制限されてしまうものの、２素子サブアレー間隔ｄ１により、ある程度柔軟に調整が可能である。 In these embodiments, the array antenna is divided into sub-arrays with element spacing d1 in the vertical direction, and arranged with element spacing d2 in the horizontal direction, and the vertical sub-array group in the next row is offset in the horizontal direction by an offset amount δ = d2/2.
In this configuration, the array antenna is arranged at intervals of d2/2 in the horizontal direction, which allows the phase difference between horizontal elements to be set at intervals of d2/2, thereby suppressing the occurrence of grating lobes.
As for the vertical direction, although the beam tilt performance is limited by the subarray configuration, it can be adjusted flexibly to some extent by adjusting the interval d1 between two-element subarrays.

本実施例では水平方向にオフセットしているが、垂直チルト側で広角なステアリングが必要の場合、９０度回転させても良い。つまり、第一方向ｘが水平方向であり、第二方向ｙが垂直方向である構成でもよい。
あるいは、第一方向ｘが最も広角なチルトが要求される方向としてもよい。さらに、第一方向ｘが最も広角なチルトが要求される方向としたうえで、第二方向ｙが、第一方向ｘと直交する方向の中で、次に広角なチルトが要求される方向としてもよい。 In this embodiment, the offset is in the horizontal direction, but if wide-angle steering is required on the vertical tilt side, the offset may be rotated by 90 degrees. In other words, the first direction x may be the horizontal direction, and the second direction y may be the vertical direction.
Alternatively, the first direction x may be the direction requiring the widest tilt angle, or the second direction y may be the direction requiring the next widest tilt angle among the directions perpendicular to the first direction x.

図７は、本実施例を正方配列と比較したものであり、水平ステアリング角度θとアンテナ利得Gとの関係を示す。本実施例の値は例１として実線で、製法配列の値は破線で示されている。
サブアレー群に対してｄ２／２だけ水平方向にオフセットして配列されている。
水平方向の位相差をｄ２／２間隔で設定できるためグレーデングローブの発生が抑えられて利得低下を防いでいる。 7 compares this embodiment with the square array and shows the relationship between the horizontal steering angle θ and the antenna gain G. The values for this embodiment are shown as a solid line for Example 1, and the values for the fabrication array are shown as a dashed line.
The subarrays are arranged offset by d2/2 in the horizontal direction with respect to the subarray group.
Since the horizontal phase difference can be set at intervals of d2/2, the occurrence of Graden grooves is suppressed, preventing a decrease in gain.

ステアリング角度が６０°など水平方向の広角ステアリングでは、本実施例の利得は、正方配列の場合と比較して、約１ｄＢ程度改善する。
また、ステアリング角度が０度での最大利得と、６０°でのアンテナ利得の差は３ｄＢ以内となっており、ステアリングによるアンテナ利得の低下も小さく抑えられている。
このように、サブアレー構成時についても、水平方向の広角ステアリング時に有効である一方で、アンテナの最大利得についても、正方配列の場合と比較して、ほぼ同等に維持できる。 In wide-angle steering in the horizontal direction, such as a steering angle of 60°, the gain of this embodiment is improved by about 1 dB compared to the square arrangement.
In addition, the difference between the maximum gain at a steering angle of 0 degrees and the antenna gain at a steering angle of 60 degrees is within 3 dB, and the decrease in antenna gain due to steering is also kept small.
In this way, even when a sub-array is configured, it is effective for wide-angle steering in the horizontal direction, while the maximum gain of the antenna can be maintained almost the same as in the case of a square arrangement.

以上の構成では、サブアレー単位での三角配列とすることで、水平ビームフォーミング性能の最良化と低コスト化の両立を実現する。
特に、サブアレー化を前提とした、ビームフォーミングアンテナにおいて、広角ステアリングと高利得性能を両立する。ＩＣやトランシーバーの数を減らすことで、低コスト化にもつながる。また、ＳＵＢ６、ｍｍＷＡＶＥによらず、いずれの周波数でも適用可能である。
特に、ビームフォーミングアンテナのサブアレー化時の特性を大きく改善する。 In the above configuration, by adopting a triangular arrangement on a subarray basis, it is possible to achieve both optimal horizontal beamforming performance and low costs.
In particular, in a beamforming antenna that is based on a sub-array configuration, it achieves both wide-angle steering and high gain performance. Reducing the number of ICs and transceivers also leads to lower costs. It can also be applied to any frequency, regardless of whether it is SUB6 or mmWAVE.
In particular, it greatly improves the characteristics when the beamforming antenna is made into a sub-array.

ところで、アレーアンテナで得られるアンテナ利得は、アンテナ開口、つまり、アレーアンテナの面積に比例する。
ビームステアリング時の性能、特にサイドローブの上昇を考慮すると、素子間隔は狭い方が良い。ただし、素子間隔が狭いと、同一の素子数の場合、アンテナ開口が小さくなるため、利得が低下する。つまり、アンテナ利得向上のためにはアンテナ開口を広くとる必要がある。
垂直方向のサブアレーの内、最外のサブアレーなど外部のサブアレーの素子数を、中央側のサブアレーより増やすことで、水平ステアリング時の性能は上述の実施例と同等としつつ、開口が増加する分、アンテナ利得を向上することができる。以下、このような構成を説明する。 Incidentally, the antenna gain obtained by an array antenna is proportional to the antenna aperture, that is, the area of the array antenna.
Considering the performance during beam steering, especially the increase in side lobes, a narrower element spacing is better. However, if the element spacing is narrow, the antenna aperture becomes smaller for the same number of elements, and the gain decreases. In other words, to improve the antenna gain, it is necessary to make the antenna aperture wider.
By increasing the number of elements in the outermost subarrays, among the vertical subarrays, compared to the central subarrays, it is possible to improve the antenna gain by the increased aperture while maintaining the same performance during horizontal steering as in the above-mentioned embodiment. Such a configuration will be described below.

図８は本発明の一実施例におけるアレーアンテナ１の構成例を示す。
本実施例において、最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は、最も外側の素子行以外の素子行１２０にある素子列１１０より多い素子１００を有する。例えば、最も外側の素子行１２０にある素子列１１０Ａは３つの素子１００Ａを有する。
本構成では、最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、最も外側の素子行以外の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有する。 FIG. 8 shows an example of the configuration of an array antenna 1 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, element columns 110 in the outermost element rows 120 have more elements 100 than element columns 110 in element rows 120 other than the outermost element row. For example, element column 110A in the outermost element row 120 has three elements 100A.
In this configuration, the element columns 110 in the outermost element rows 120 have three elements 100, and the element columns 110 in the element rows 120 other than the outermost element row have two elements 100.

最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は、図９に示されるように４つの素子１００を有する構成でもよい。あるいは、図１０に示されるように５つの素子１００を有する構成でもよい。
最も外側の素子行１２０にある素子列１１０が有する素子数を、求められるアンテナ利得に合わせて設定することにより、最適なアンテナ利得が実現できる。 The element columns 110 in the outermost element rows 120 may have four elements 100 as shown in Figure 9, or may have five elements 100 as shown in Figure 10.
An optimum antenna gain can be achieved by setting the number of elements in element columns 110 in the outermost element rows 120 in accordance with the desired antenna gain.

図１１は本発明の一実施例におけるアレーアンテナ１の構成例を示す。
本実施例において、所定の中心位置に対して外側の素子行１２０にある素子列１１０は、中心位置側の素子行１２０にある素子列１１０の有する素子１００以上の数の素子１００を有する。本実施例において中心位置は素子１００の配列の中心、例えば水平方向ｘ、垂直方向ｙのそれぞれ最も外にある素子１００の中間の位置で、中心位置はあくまで配列の中心位置であるが、アンテナの性能などによっては必ずしも中心でなくともよい。
本実施例では、所定の中心位置に対して最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、所定の中心位置に対して次に外側の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は１つの素子１００を有する。なお、本例の内側の素子行１２０では振幅・位相調整部１０に１つの素子だけが接続されているが、このような構成では、１つの素子が１つの素子列として形成されているとみなす。 FIG. 11 shows an example of the configuration of an array antenna 1 according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, element columns 110 in element rows 120 on the outer side of a predetermined central position have elements 100 in a number equal to or greater than the number of elements 100 in element columns 110 in element rows 120 on the central position side. In this embodiment, the central position is the center of the array of elements 100, for example, the midpoint between the outermost elements 100 in both the horizontal direction x and the vertical direction y, and the central position is necessarily the center position of the array, but it does not necessarily have to be the center depending on the performance of the antenna, etc.
In this embodiment, the element column 110 in the outermost element row 120 with respect to a predetermined central position has three elements 100, the element column 110 in the next outermost element row 120 with respect to the predetermined central position has two elements 100, and the element column 110 in the element row 120 further inside has one element 100. Note that in this embodiment, only one element is connected to the amplitude/phase adjustment section 10 in the inner element row 120, but in this configuration, one element is considered to be formed as one element column.

図１２に示される例のように、所定の中心位置に対して最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は４つの素子１００を有し、所定の中心位置に対して次に外側の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は１つの素子１００を有する構成でもよい。
あるいは、図１３に示されるように、所定の中心位置に対して最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は４つの素子１００を有し、所定の中心位置に対して次に外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有する構成でもよい。
これらの例のように、素子列１２０の有する素子数が、中心位置側から外側に向かって滑らかに増加する場合、言い換えると、数段階で素子数が増加する構成では、サイドローブ抑制のための振幅比の調整も行いやすい。つまり、アレーアンテナ全体で見た場合、最も外側の素子行において素子数が急に増加する場合に比べ、滑らかに振幅が変化する構成とすることができ、サイドローブが抑制できる。 As in the example shown in FIG. 12 , the element column 110 in the element row 120 that is outermost with respect to a predetermined central position may have four elements 100, the element column 110 in the element row 120 that is next outer with respect to the predetermined central position may have two elements 100, and the element column 110 in the element row 120 further inside may have one element 100.
Alternatively, as shown in FIG. 13 , the element column 110 in the element row 120 that is outermost with respect to a predetermined central position may have four elements 100, the element column 110 in the element row 120 next outer with respect to the predetermined central position may have three elements 100, and the element column 110 in the element row 120 further inside may have two elements 100.
As in these examples, when the number of elements in element row 120 increases smoothly from the center toward the outside, in other words, when the number of elements increases in several stages, it is easy to adjust the amplitude ratio to suppress side lobes. In other words, when viewed as a whole array antenna, a configuration can be achieved in which the amplitude changes smoothly, and side lobes can be suppressed, compared to a case in which the number of elements increases suddenly in the outermost element rows.

図１４に示される例のように、所定の中心位置に対して最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、所定の中心位置に対して次に外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有する構成でもよい構成でもよい。
あるいは、図１５に示されるように、所定の中心位置に対して最も外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、所定の中心位置に対して次に外側の素子行１２０にある素子列１１０は３つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は１つの素子１００を有する構成でもよい。 As in the example shown in FIG. 14 , the element column 110 in the element row 120 that is outermost with respect to a predetermined central position may have three elements 100, the element column 110 in the element row 120 that is next outer with respect to the predetermined central position may have three elements 100, and the element column 110 in the element row 120 further inside may have two elements 100.
Alternatively, as shown in FIG. 15 , the element column 110 in the element row 120 that is outermost with respect to a predetermined central position may have three elements 100, the element column 110 in the element row 120 next outer with respect to the predetermined central position may have three elements 100, and the element column 110 in the element row 120 further inside may have one element 100.

あるいは、図１６に示されるように、所定の中心位置に対して最も外側にある３行の素子行１２０にある素子列１１０は２つの素子１００を有し、それより内側の素子行１２０にある素子列１１０は１つの素子１００を有する構成でもよい。
これらの構成においても、より効率的にサイドローブが抑制できる。 Alternatively, as shown in FIG. 16 , the element columns 110 in the three element rows 120 that are outermost from a predetermined central position may have two elements 100, and the element columns 110 in the element rows 120 further inward may have one element 100.
In these configurations as well, the side lobes can be suppressed more efficiently.

図１８は、図８に記載されているような、最も外側の素子行１２０にある素子列１１０が３つの素子１００を有し、最も外側の素子行以外の素子行１２０にある素子列１１０が２つの素子１００を有する例を例２とし、上述の、素子列１１０が２つの素子１００を有する例を例１として、両者を比較したものであり、水平ステアリング角度θとアンテナ利得Gとの関係を示す。例１の値は実線で、例２の値は一点破線で示されている。
例２では開口が広がった分、ステアリング角度範囲において、例１よりも約１ｄＢ程度の利得向上が得られる。
このように、水平ステアリングの性能を維持しつつ、利得向上の両立ができる。 18 compares an example in which the element column 110 in the outermost element row 120 has three elements 100 and the element column 110 in an element row 120 other than the outermost element row has two elements 100 as shown in FIG. 8 as Example 2, and the above-mentioned example in which the element column 110 has two elements 100 as Example 1, and shows the relationship between the horizontal steering angle θ and the antenna gain G. The values for Example 1 are shown by a solid line, and the values for Example 2 are shown by a dashed dotted line.
In Example 2, the aperture is wider, and therefore, a gain improvement of about 1 dB over Example 1 can be obtained within the steering angle range.
In this way, gain can be improved while maintaining horizontal steering performance.

図１７は本発明の一実施例におけるアレーアンテナ１の構成例を示す。
第一方向ｘにおいて最も外側にアレーグループ１５０を有し、アレーグループ１５０は第一方向ｘにおいて複数列の素子列１１０を有する。
図１７に示されるように、アレーグループ１５０Ａは２つの素子列１１０を有し、各素子列は３つの素子１００Ａを有する。第一方向ｘおよび第二方向ｙにおいて最も外側にある他のアレーグループ１５０Ｂ、１５０Ｇ、１５０Ｈについても同様である。また、。第一方向ｘおよび第二方向ｙにおいて最も外側にあるアレーグループのうち、第二方向ｙにおいて最も外側以外にあるアレーグループ１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆは、アレーグループ１５０Ａは２つの素子列１１０を有し、各素子列は２つの素子１００を有する。 FIG. 17 shows an example of the configuration of an array antenna 1 in one embodiment of the present invention.
The array group 150 is located on the outermost side in the first direction x, and the array group 150 has a plurality of rows of element columns 110 in the first direction x.
17, array group 150A has two element columns 110, each of which has three elements 100A. The same is true for other array groups 150B, 150G, and 150H that are outermost in the first direction x and the second direction y. Also, among the array groups that are outermost in the first direction x and the second direction y, array group 150A has two element columns 110, and each element column has two elements 100.

アレーグループはサブアレーとして構成され、同一の振幅・位相で制御される。本実施例では１つのアレーグループは同一の振幅・位相調整部１０に接続されているが、同一の振幅・位相で制御されるのであれば、その他の構成でもよい。
本実施例では、ステアリング性能を得たい、水平方向の最外のサブアレーについても、素子数を増加している。本実施例では１素子分、つまり、１素子列増加している。
このように、開口が広がる分利得は向上する。 The array groups are configured as subarrays and are controlled with the same amplitude and phase. In this embodiment, one array group is connected to the same amplitude and phase adjustment unit 10, but other configurations may be used as long as they are controlled with the same amplitude and phase.
In this embodiment, the number of elements is also increased in the outermost subarray in the horizontal direction where steering performance is desired, by increasing the number of elements by one, that is, by increasing the number of element columns by one.
In this way, the gain is increased by the amount of the aperture being widened.

本構成は、BFICやトランシーバー数を増やさず、よりアンテナ利得を得たい場合に有効である。
図１８に示されるように、アレーグループ１５０が３つの素子列１１０を有する構成とすることもできる。 This configuration is effective when you want to obtain more antenna gain without increasing the number of BFICs or transceivers.
As shown in FIG. 18, an array group 150 may have three element columns 110.

図１９は本発明の一実施例におけるアレーアンテナ１の構成例を示す。
アレーアンテナ１は、第一方向ｘにおいて外側に複数のアレーグループ１５０、１５１を有する。本実施例では、アレーグループ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆ、１５０Ｇ、１５０Ｈ、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ、１５１Ｅ、１５１Ｆ、１５１Ｇ、１５１Ｈの計１６のアレーグループを有する。 FIG. 19 shows an example of the configuration of an array antenna 1 in one embodiment of the present invention.
The array antenna 1 has a plurality of array groups 150 and 151 on the outside in the first direction x. In this embodiment, a total of 16 array groups are provided: array groups 150A, 150B, 150C, 150D, 150E, 150F, 150G, 150H, 151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F, 151G, and 151H.

アレーグループ１５０は第一方向ｘにおいて複数列の素子列１１０を有する。例えばアレーグループ１０Ａは３つの素子列１１０Ａを有する。そして、素子列１１０Ａはそれぞれ４つの素子１００Ａを有する。
第一方向において、外側のアレーグループ１５０Ａ～１５０Ｈは内側のアレーグループ１５１Ａ～１５１Ｈの有する列以上の数の素子列を有する。本実施例では、外側のアレーグループ１５０Ａ～１５０Ｈは３つの素子列１１０を、内側のアレーグループ１５１Ａ～１５１Ｈは２つの素子列１１０を、それぞれ有する。
本構成のように、アレーグループの有する素子列の数が水平方向においても数段階で増加する場合は、特に、水平方向においてもサイドローブをより効果的に抑制できる。 The array group 150 has a plurality of element columns 110 in the first direction x. For example, the array group 10A has three element columns 110A. Each of the element columns 110A has four elements 100A.
In the first direction, outer array groups 150A-150H have a number of element columns equal to or greater than the number of columns in inner array groups 151A-151H. In this embodiment, outer array groups 150A-150H have three element columns 110, and inner array groups 151A-151H have two element columns 110.
When the number of element rows in the array group increases in several stages in the horizontal direction as in this configuration, side lobes can be more effectively suppressed in the horizontal direction in particular.

以上の実施例では、水平ビームフォーミング性能の最良化と低コスト化に高利得化を合わせた３つの課題を同時に満たすアレーアンテナが実現できる。
以上の各実施例で説明されたように、サブアレーでの配列を工夫し、水平方向のビームステアリング時の利得を高められる。サブアレーの素子数について外側と中央側で変えることで、アンテナ利得を高められる。サブアレー化により、ＩＣやトランシーバー数を減らし、低コスト化も可能となる。
以上の実施例はいずれも、ＳＵＢ６／ｍｍＷＡＶＥに関わらず、ビームフォーミングアンテナであれば適用が可能である。
そして、サブアレー化を前提としたアンテナアレーにおいて、水平方向ビームステアリングの広角角度範囲を維持しつつ、高効率化つまりアレー利得の向上を実現できる。 In the above embodiment, an array antenna can be realized that simultaneously satisfies three objectives: optimizing horizontal beamforming performance, reducing costs, and achieving high gain.
As explained in each of the above embodiments, the gain during horizontal beam steering can be increased by devising a subarray arrangement. The antenna gain can be increased by changing the number of elements in the subarray on the outer side and in the center. The subarray configuration reduces the number of ICs and transceivers, making it possible to reduce costs.
All of the above embodiments can be applied to any beamforming antenna, regardless of whether it is SUB6/mmWAVE.
In an antenna array based on the assumption of sub-arraying, it is possible to achieve high efficiency, that is, improved array gain, while maintaining a wide angle range of horizontal beam steering.

本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、平面アンテナの代わりに曲面上に設けられたアンテナでも有効である。
また、５Ｇ以外の規格でも適用可能である。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various embodiments within the scope of the present invention.
For example, instead of a planar antenna, an antenna provided on a curved surface may also be effective.
It can also be applied to standards other than 5G.

１アレーアンテナ
２電波制御部
５基地局
６中継装置
７０１、７０２、７０３携帯端末
１０振幅・位相調整部
１１、２１増幅器
１２、２２フェイズシフタ
２０サブアレー制御部
１００、１００A 素子
１１０、１１０A 素子列
１２０素子行
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆ、１５０Ｇ、１５０Ｈ、１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ、１５１Ｅ、１５１Ｆ、１５１Ｇ、１５１Ｈアレーグループ
1 Array antenna 2 Radio wave control unit 5 Base station 6 Relay device 701, 702, 703 Mobile terminal 10 Amplitude/phase adjustment unit 11, 21 Amplifier 12, 22 Phase shifter 20 Subarray control unit 100, 100A Element 110, 110A Element column 120 Element row 150, 150A, 150B, 150C, 150D, 150E, 150F, 150G, 150H, 151, 151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F, 151G, 151H Array group

Claims

An array antenna having a plurality of elements for transmitting and receiving radio waves through the elements,
a radio wave control unit that tilts a transmission/reception direction of radio waves in at least a first direction by emitting radio waves having amplitudes or phases different from each other in the plurality of elements;
a plurality of element rows in which two or more N elements are arranged at a predetermined interval d1 in a second direction substantially perpendicular to the first direction, the element rows being configured as sub-arrays;
The elements are arranged at predetermined intervals d2 in the first direction to form element rows,
the element array is disposed with a shift of approximately d2/2 in the first direction from the element or element array adjacent in the second direction,
An array antenna, wherein the element column in the outermost element row has more elements than the element columns in the element rows other than the outermost element row.

The array antenna according to claim 1, characterized in that the element column in the element row on the outer side of a predetermined center position has a number of elements equal to or greater than the number of elements in the element column in the element row on the central position side.

an outermost array group in the first direction;
One of the array groups is controlled with the same amplitude and phase,
3. The array antenna according to claim 1, wherein the array group has a plurality of rows of elements in the first direction.

a plurality of array groups disposed outwardly in the first direction;
One of the array groups is controlled with the same amplitude and phase,
the array group has a plurality of rows of the elements in the first direction;
3. The array antenna according to claim 1, wherein, in the first direction, the outer array group has element rows in a number equal to or greater than the number of rows in the inner array group.

An array antenna as described in claim 3 or 4, characterized in that the smallest element row has one element.

An array antenna according to any one of claims 1 to 5, characterized in that d2 is approximately λ/2 and d1 is 0.5λ or more, where λ is the wavelength of the electromagnetic waves to be transmitted and received.

An array antenna according to any one of claims 1 to 6, which is a base station antenna or a relay antenna for a mobile terminal, and the first direction is substantially horizontal.